3 .Biến tần nguồn áp ba pha
4. Điều khiển năng suất lạnh dùng biến tần
Công nghệ điều khiển dùng biến tần ra đời là một bƣớc đột phá trong việc đƣa hao phí năng lƣợng đến mức thất nhấp. Cơng nghệ điều khiển dùng biến tần thay thế bộ biến áp và tụ điện thông thƣờng bằng mạch biến tần phát công suất làm lạnh ở các mức năng lƣợng thấp, trung bình và cao với nhiều ƣu điểm.
Tiết kiệm năng lƣợng tối đa với việc cung cấp mức phát đều đặn liên tục ngay cả khi chọn mức Medium hoặc Low. Đây là điểm khác biệt lớn so với mọi máy thơng thƣờng, chỉ có thể tạo hiệu suất liên tục khi chọn chế độ phát ở mức High, còn các chế độ khác chỉ thực hiện đƣợc bằng cách ngắt qng. Ngồi ra, với cơng nghệ này, khơng khí lạnh sẽ truyền nhẹ nhàng sâu vào bên trong phịng, tránh tình trạng khơng khí lạnh tập trung cục bộ tại khu vực gần dàn lạnh, cho phép nâng cao hiệu suất điện năng.
111
Hình 10.15. Sơ đồ nối dây và cấu hình hệ thống ứng dụng biến tần trong hệ thống điều hịa khơng khí.
Với máy lạnh dùng biến tần, khi khởi động sẽ ở cơng suất thấp (ví dụ khoảng 20%), máy lạnh tăng từ từ công suất lên cho đến khi đạt độ lạnh cần thiết, tiếp đó cảm biến sẽ báo về bộ xử lý và bộ xử lý sẽ chỉ thị cho máy nén lạnh giảm từ từ công suất xuống trở lại.
Hình 10.16. Sơ đồ mạch động lực biến tần điều khiển nhiều động cơ
Hình 10.17.Sơ đồ mạch điện
Đối với động cơ điện điều khiển bật – tắt – bật tốn nhiều năng lƣợng hơn chế độ khởi động từ từ, tại thời điểm bật – tắt – bật, động cơ chỉ ở hai chế độ nó chỉ có 2 chế độ 100% và 0% . Bên cạnh đó, máy lạnh dùng biến tần giúp điều
112
chỉnh tăng giảm công suất từ từ theo yêu cầu tải lạnh, khi yêu cầu tải thấp, công suất cũng thấp tƣơng ứng… do đó giải đƣợc bài tốn tiết kiệm năng lƣợng.
Biến tần đƣợc lắp đặt trong bơm nƣớc lạnh, bơm nƣớc giải nhiệt, quạt dàn lạnh (AHU, PAU), tháp giải nhiệt…
Hình 10.18.Lắp đặt biến tần cho quạt dàn ngưng, tháp, bơm nước hệ thống giải nhiệt.
5. TÌM HIỂU BIẾN TẦN TRÊN HỆ THỐNG MÁY ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ KHO LẠNH..:
Trong hệ thống điều hịa khơng khí, kho lạnh, khả năng biến đổi cơng suất ra của công nghệ biến tần cho phép điều chỉnh nhiệt độ đƣợc chính xác hơn. Nếu hệ thống đó khơng sử dụng máy điều hịa khơng khí khơng sử dụng cơng nghệ biến tần kiểm sốt nhiệt độ bằng cách bật/tắt máy nén, khiến nhiệt độ thay đổi liên tục. Với các loại máy sử dụng công nghệ biến tần, nhiệt độ trong phịng ln ln đảm bảo ổn định.
Hệ thống điều hịa khơng khí, kho lạnh là một trong những thiết bị tiêu thụ điện lớn nhất trong các thiết bị tiêu dùng. Do đó, các nhà sản xuất máy điều hòa đƣa ra những dòng sản phẩm tiết kiệm điện dùng cơng nghệ biến tần có khả năng tiết kiệm điện từ 30% đến 50% so mới các máy thông thƣờng tiết kiệm điện năng nhằm giảm chi phí tiền điện. Cơng nghệ biến tần đã tạo đƣợc bƣớc đột phá, làm cho hao phí năng lƣợng đến mức thấp nhất. Cơng nghệ biến tần điều chỉnh công suất phù hợp với yêu cầu tải lạnh ở các mức khác nhau.
113
Hình 10.19. Biến tần điều khiển hệ thống quạt thơng gió, quạt làm mát.
1. Biến tần điều khiển bơm nhiệt 2. Bể chứa
3. Hệ thống thu hồi nước 4. Hệ thống phân phối nước 5. Hệ thống sưởi ấm sàn 6 + 7. Quạt
Máy lạnh có bộ biến tần sẽ giúp tiết kiệm 30%- 50% lƣợng điện tiêu thụ so với loại thơng thƣờng khơng sử dụng cơng nghệ biến tần có cùng cơng suất. Công nghệ biến tần biến đổi dòng điện hai chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC). Motor một chiều (DC) hiệu suất cao sử dụng lực từ để vận hành chính xác máy nén giúp giảm đáng kể lƣợng điện năng tiêu thụ so với motor hai chiều (AC) trong các dịng máy lạnh thơng thƣờng không sử dụng công nghệ biến tần này. Chính nhờ bộ biến tần mà biên độ thay đổi nhiệt độ trong phòng cũng rất nhỏ (khoảng 0,5 độ C), khơng bị ảnh hƣởng bởi thời tiết bên ngồi.
Nhờ đó làm cho khơng khí trong phịng lạnh đều và sâu hơn. Ngồi ra, cũng nhờ hiệu suất điện năng đƣợc nâng cao làm khơng khí phịng nhanh chóng đạt đến nhiệt độ mong muốn (làm lạnh nhanh). Ngay khi bật hệ thống điều hoàn, máy sẽ cung cấp lƣợng điện năng vừa đủ để nhanh chóng làm lạnh trong phịng. Nó cho phép đạt đến mức nhiệt độ yêu cầu nhanh gấp 1,5 lần so với các loại hệ thống khác không sử dụng công nghệ biến tần.
114
Hình 10.20.Biến tần sử dụng trong bơm nước hệ thống làm lạnh.
Hình 10.21.Biến tần cho quạt làm lạnh
6. THIẾT BỊ BIẾN TẦN 3 PHA MICROMASTER 440 CỦA SIEMENS: MICROMASTER 440 – 6SE6440 có cơng suất định mức: MICROMASTER 440 – 6SE6440 có cơng suất định mức:
Công suất từ 0.37 kW đến 200 kW đối với điện áp vào 3 pha AC 380V đến 480V.
Công suất từ 0.12 kW đến 3.0 kW đối với điện áp vào 1 pha 200V đến 240V. Công suất từ 0.12 kW đến 45.0 kW đối với điện áp vào 3 pha 200V đến 240V, tần số đầu vào 50/60Hz.
115 Điện áp định mức tín
hiệu ra: 3 pha 220VAC hoặc 380VAC tùy theo chọn mã hàng, tần số tín hiệu ra từ 0Hz đến 650Hz.
- Các đầu đấu nối vào và ra: 6 đầu vào số, 2 đầu vào tƣơng tự, 3 đầu ra rơle, 2 đầu ra tƣơng tự, 1 cổng RS485, 15 cấp tần số cố định, có tích hợp bộ điều khiển PID, có chức năng hãm DC, hãm tổ hợp và hãm bằng điện trở hay hãm động năng.
- Phƣơng pháp điều khiển: V/f tuyến tính,V/f bình phƣơng, V/f đa điểm, điều khiển dịng từ thơng, điều khiển vecter, điều khiển Momen.
Chức năng bảo vệ: quá tải, thấp áp, quá áp, chạm đất, ngắn mạch, quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần.
- Các tuỳ chọn khác nhƣ: Bảng điều khiển BOP, AOP, bộ phụ kiện lắp BOP trên cánh tủ, bộ ghép nối PC, đĩa CD cài đặt, modul profibus, bộ lọc đầu vào, bộ lọc đầu ra, đặc biệt là có thể gắn modul encoder
* Ứng dụng: Cho các ứng dụng cao cấp điều khiển chính xác (Cần trục, cầu trục, máy nâng hạ, cân động, máy đùn….) với công suất nhỏ hơn 250 kW .
6.1. Sơ đồ cấu trúc:
Chỉnh lƣu Biến tần Động cơ
Nguồn cấp Bộ lọc
Hình 10.23. Cấu trúc của biến tần
Trong đó:
Khối chỉnh lƣu: chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều.
116 Khối bộ lọc:
117
118
5.2. Các tham số cài đặt:
Màn hình BOP hiển thị 5 số, những đèn LED 7 đoạn hiển thị tham số và giá trị cài đặt, tin nhắn cảnh bảo lỗi, điểm đặt và giá trị hoạt động. Những thông tin về tham số khơng đƣợc lƣu trên màn hình BOP này.
Hình 10.27.Bảng điều khiển
Bảng nút ấn Hàm Chức năng
Trạng thái hiển
thị Hiển thị những giá trị cài đặt trên biến tần Nút khởi động
Nút ấn khởi động, mặc định không sử dụng đƣợc, nút ấn này chỉ sử dụng khi cài đặt P700 = 1.
Nút dừng
OFF1: Nút ấn dừng động cơ theo thời gian giảm tốc, mặc định không sử dụng đƣợc, nút ấn này chỉ sử dụng khi cài đặt P700 = 1.
OFF2: Nhấn nút này 2 lần (hoặc 1 lần giữ lâu) động cơ dừng nhanh, hàm này luôn đƣợc sử dụng.
Thay đổi chiều quay
Nút ấn đảo chiều quay của động cơ khi động cơ đang hoạt động. Khi động cơ đảo chiều, trên màn hình hiển thị dấu “-“
119 Xoay nhẹ động
cơ
Khi ấn nút này động cơ khởi động và quay với tần số chạy nhấp cho trƣớc. Khi thả nút ấn ra, động cơ dừng lại. Khi động cơ đang làm việc, ấn nút này khơng có tác động.
Nút chức năng
Nút này có thể dùng để xem thêm thơng tin
Khi ta ấn và giữ khoảng 2 giây nút này hiển thị các thông tin sau, bắt đầu từ bất kỳ thông số nào trong quá trình vận hành: 1. Điện áp một chiều trên mạch DC (hiển thị bằng d- đơn vị V).
2. Dòng điện ra (A). 3. Tần số ra (Hz).
4. Điện áp ra (hiển thị bằng o- đơn vị V). 5. Giá trị đƣợc chọn trong thông số P0005 (Nếu nhƣ P0005 đƣợc cài đặt để hiển thị bất kỳ giá trị nào trong số các giá trị từ1-4 thì giá trị này khơng đƣợc hiển thị lại). Ấn thêm sẽ làm quay vòng các giá trị trên bảng hiển thị. Ấn giữ trong khoảng 2 giây để quay về chế độ hiển thị thông thƣờng.
Chức năng nhảy
Từ bất kỳ thơng số nào (ví dụ rxxxx hoặc Pxxxx), ấn nhanh nút Fn sẽ chuyển ngay lập tức nhảy đến r0000, sau đó ngƣời sử dụng có thể thay đổi thơng số khác, nếu cần thiết. Nhờ tính năng quay trở về r0000, ấn nút Fn sẽ cho
phép ngƣời sử dụng quay trở về điểm ban đầu.
Giải trừ
Nếu xuất hiện các cảnh báo và các thơng báo lỗi, thì các thơng tin này có thể đƣợc giải trừ bằng cách ấn nút Fn.
120
ngƣời sử dụng truy Truy cập các
thông số
Ấn nút này để truy cập vào từng hàm chức năng. Xác nhận giá trị các tham số. Tăng giá trị Tăng giá trị đang hiển thị. Để thay đổi
điểm đặt tần số đặt P1000 = 1.
Giảm giá trị Giảm giá trị đang hiển thị. Để thay đổi điểm đặt tần số đặt P1000 = 1.
+
Trình đơn AOP
Gọi trình đơn AOP (chức năng này chỉ có ở AOP).
* Các bước và cách thực hiện công việc:
1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, VẬT TƢ:
(Tính cho một ca thực hành gồm 20HSSV)
TT Loại trang thiết bị Số lượng
1 Biến tần Micrimaster 420/4440 một pha/ ba pha 04 cái
2 Khối BOP 04 chiếc
3 Máy tính và phần mềm DriverMonitor 01 bộ
4 Dây kết nối biến tần – máy tính 04 bộ
5 Động cơ xoay chiều 3 pha 04 chiếc
6 Encorder 04 bộ 7 Dây nối 04 bộ 8 Khối nguồn 04 bộ 2. QUI TRÌNH THỰC HIỆN: 2.1. Qui trình tổng quát: STT Tên các bước công việc Thiết bị, dụng cụ, vật tư Tiêu chuẩn thực hiện công việc Lỗi thường gặp, cách khắc phục 1 Bƣớc 1: Kiểm tra thiết bị. Biến tần, động cơ, bộ hiển thị tốc độ, encorder… Đặc tính kỹ thuật kèm theo 2 Bƣớc 2: Kết nối hệ biến tần – động cơ - encoder Biến tần, động cơ, bộ hiển thị tốc độ, encoder Theo sơ đồ kết nối. Lỗi kết nối dây truyền thông giữa máy tính và cổng truyền 3 Bƣớc 3: Kiểm Biến tần, động Theo sơ đồ kết
121 tra và cấp
nguồn.
cơ, bộ hiển thị tốc độ, encoder
nối thông BOP.
Kiểm tra cổng kết nối, kiểm tra chế độ cài đặt theo tài liệu hƣớng dẫn. 4 Bƣớc 4: Cài đặt thông số mặc định. + Cài đặt bằng phần mềm điều khiển DriverMonitor. + Cài đặt bằng phím ấn Máy tính, biến tần, động cơ, bộ hiển thị tốc độ, encoder Tài liệu hƣớng dẫn kèm theo Lỗi: Không cài đặt đƣợc chế độ làm việc. Khắc phục: Đọc kỹ tài liệu hƣớng dẫn và thực hiện cài đặt các tham số theo hƣớng dẫn. 5 Bƣớc 5: Điều khiển các chế độ làm việc của biến tần: điều khiển vịng kín PID, chế độ điều khiển bám, chế độ điều khiển V/f… + Điều khiển thông qua phần mềm DriverMonitor. + Điều khiển bằng phím ấn Biến tần, động cơ, bộ hiển thị tốc độ, encoder Tài liệu hƣớng dẫn kèm theo Biến tần làm việc không đúng chế độ cài đặt. Kiểm tra các lỗi hiển thị trên khối AOP và tra tài liệu hƣớng dẫn để tìm lỗi.
122 4 Bƣớc 6: Ghi chép kết quả thực hành ra bảng báo cáo Biến tần, động cơ, bộ hiển thị tốc độ, encoder
Theo yêu cầu của giáo viên hƣớng dẫn.
2.2. Qui trình cụ thể:
2.2.1. Vận hành, chạy thử mơ hình 2.2.2. Nhận biết các thiết bị
2.2.3. So sánh
2.2.4. Nộp tài liệu thu thập, ghi chép đƣợc cho giáo viên hƣớng dẫn 2.2.5. Đóng máy, thực hiện vệ sinh công nghiệp
* Bài tập thực hành của học sinh, sinh viên:
1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật tư. 2. Chia nhóm:
Chia thành các nhóm 6SV/ bộ thiết bị thực hành
3. Thực hiện qui trình tổng quát và cụ thể.
Yêu cầu cài đặt các thông số mặc định từ nhà sản xuất bằng máy tính và bằng phím ấn
Cài đặt chế độ làm việc: điều khiển PID, điều khiển bám, điều khiển V/f
* Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập:
TT Nội dung cơng việc
cần hồn thành Số điểm Điểm đánh giá Ghi chú
1 Lập bản kế hoạch thực hiện công việc 0,5 2
Nhận biết kí hiệu, hình dạng thực tế của từng loại biến tần: biến tần 1 pha, biến tần 3 pha
1 3 Phân tích nguyên lý hoạt động của biến tần 1,5 4 Lắp đặt và cài đặt các chế độ làm việc của
biến tần theo yêu cầu 4
5 Giải thích các chế độ làm việc của biến tần 2 6 Đƣa ra mạch ứng dụng trong thực tế 1
Tổng điểm 10
124
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nguyễn Văn Nhờ,
Điện tử công suất 1 - Nhà suất bản ĐH Quốc Gia Tp.HCM – 2002.
Nguyễn Bính, Điện tử cơng suất - Nhà xuất bản KHKT Hà Nội - 2000.
Trần Văn Thịnh TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT – NXB Giáo dục – 2005
Đỗ Xuân Tùng, Trƣơng Tri Ngộ -
Điện tử công suất, NXB Xây dựng năm 1999 M.H Rashid, Power electronics - circuits, devices and
applications. Pearson Education Inc, Pearson Prentice Hall – 2004.
Bimal K.Bose, Prentice Hall PTR, Modern Power Electronics and AC Drives, Condra Chair of Excellence in Power Electronics The University of Tennessee, Knoxville – 2002.
Cyril w.Lander Điện tử công suất và điều khiển động cơ điện – NXB khoa học và kỹ thuật, năm 1997